分散社區(qū)醫(yī)療信息管理系統(tǒng)

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摘要：由于社區(qū)醫(yī)療數(shù)據(jù)資源具有分散、規(guī)模龐大等特點(diǎn)，在借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究成果和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引入了云計(jì)算的概念到社區(qū)醫(yī)療信息系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了通用醫(yī)療信息管理系統(tǒng)來提高社區(qū)醫(yī)療服務(wù)的效率和水平，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通用醫(yī)療數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)和高效處理，并以B/S結(jié)構(gòu)的形式為用戶提供數(shù)據(jù)管理服務(wù)。在強(qiáng)大的云計(jì)算數(shù)據(jù)處理能力的幫助下，結(jié)合相應(yīng)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析算法，數(shù)據(jù)結(jié)果可為醫(yī)療決策提供重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；社區(qū)醫(yī)療；信息管理；B/S結(jié)構(gòu)；通用醫(yī)療

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

1.1通用醫(yī)療信息管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系

通用醫(yī)療信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的需求分配和海量醫(yī)療數(shù)據(jù)的高效管理。通過使用相關(guān)的安全認(rèn)證來控制用戶訪問，并使患者和中小型醫(yī)療機(jī)構(gòu)調(diào)用部署在云數(shù)據(jù)庫中的醫(yī)療數(shù)據(jù)，同時(shí)將居民的醫(yī)療記錄、檢查報(bào)告和相關(guān)的醫(yī)療信息文件上傳到云服務(wù)器。因此，通用醫(yī)療信息管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)主要包括云計(jì)算層、服務(wù)提供者層和用戶訪問層。

1.2系統(tǒng)功能

云計(jì)算層是系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，通過使用現(xiàn)有硬件和軟件的基礎(chǔ)來構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境，并為包括了分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的整個(gè)系統(tǒng)提供相關(guān)的存儲(chǔ)和計(jì)算服務(wù)。分布式文件系統(tǒng)部署了大量的通用硬件，采用并行編程技術(shù)，可以提供高吞吐量的數(shù)據(jù)操作和容錯(cuò)的應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)庫可以解決醫(yī)療領(lǐng)域因不同文件大小和類型引起的醫(yī)療數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題。服務(wù)提供者層是云計(jì)算層和用戶訪問層之間的中間環(huán)節(jié)，它構(gòu)建于云計(jì)算環(huán)境中，并充分利用云計(jì)算的高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算能力，以減少對客戶端硬件的配置需求。這一層不僅需要與云計(jì)算層和用戶訪問層交互，調(diào)用云計(jì)算的資源層，確保安全穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理的效率，并處理來自用戶訪問層的請求并反饋結(jié)果，還需要提供一些例如用戶信息管理、健康管理服務(wù)的功能。用戶訪問層關(guān)注與服務(wù)提供者層的信息通信，作為系統(tǒng)的人機(jī)交互接口，它不執(zhí)行實(shí)際的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理操作，主要體現(xiàn)了為用戶提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)的用戶界面。這層通過建立友好和方便的界面提供了與健康相關(guān)的醫(yī)療應(yīng)用服務(wù)，其中包括用戶認(rèn)證、個(gè)人健康記錄管理、生理數(shù)據(jù)監(jiān)測、健康知識(shí)普及和專家咨詢服務(wù)。

2云計(jì)算層的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

在現(xiàn)有的云計(jì)算技術(shù)中，作為開源分布式軟件框架的Hadoop可以在大量的普通硬件設(shè)備上運(yùn)行，并為開發(fā)應(yīng)用程序提供云計(jì)算的技術(shù)支持。在集群配置方面，Hadoop使用主從架構(gòu)，并包含HDFS和MapReduce邏輯組件。云計(jì)算層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能是由分布式文件系統(tǒng)HDFS實(shí)現(xiàn)的，HDFS集群由NameNode和多個(gè)DataN-ode組成，NameNode管理文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，DataNode存儲(chǔ)實(shí)際的數(shù)據(jù)?？蛻舳送ㄟ^NameNode獲取文件的元數(shù)據(jù)地址，而實(shí)際的文件I/O操作直接與DataNode交互。并行編程模型MapReduce可以很好地與HDFS結(jié)合來進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)集的并行計(jì)算，MapReduce包含Job-Tracker和TaskTracker服務(wù)，JobTracker是負(fù)責(zé)調(diào)度和管理TaskTracker的主要控制服務(wù)。

3服務(wù)提供者層的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

3.1基于MVC模型的中間件

MVC是現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)中的一種層次結(jié)構(gòu)模型，其中典型的3層MVC架構(gòu)，包含模型層、視圖層和控制器層。模型層接受來自視圖層的數(shù)據(jù)請求，包括數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和與不同數(shù)據(jù)庫的通信，然后返回最終結(jié)果；視圖層為客戶端提供用戶交互界面，允許用戶輸入和編輯顯示頁面中的數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)驗(yàn)證功能；控制器層負(fù)責(zé)處理用戶請求，調(diào)用相應(yīng)的組件模型來處理，并選擇適當(dāng)?shù)囊晥D來顯示模型返回的數(shù)據(jù)。

3.2數(shù)據(jù)可視化程序

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)可以使抽象數(shù)據(jù)成為可見的圖形或圖像，顯示數(shù)據(jù)之間的鏈接、比較和趨勢。此外，它有效地揭示了數(shù)據(jù)變化和發(fā)展的趨勢，幫助用戶更好地管理個(gè)人醫(yī)療數(shù)據(jù)信息，并對自己的健康有更直觀的認(rèn)識(shí)。數(shù)據(jù)可視化涵蓋了一個(gè)相對廣泛的范圍，一般來說，數(shù)據(jù)可視化的過程被劃分為數(shù)據(jù)預(yù)處理、映射、繪圖和顯示。

4用戶訪問層的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

4.1基于B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)形式

目前，大多數(shù)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用C/S結(jié)構(gòu)，C/S結(jié)構(gòu)可以充分利用兩個(gè)終端的硬件環(huán)境優(yōu)勢，合理地將任務(wù)分配給客戶端和服務(wù)器端。然而，C/S結(jié)構(gòu)不僅要求用戶安裝特殊的軟件，而且需要根據(jù)不同的操作系統(tǒng)開發(fā)不同的軟件版本，它的跨平臺(tái)性差，軟件升級(jí)也很麻煩。在C/S結(jié)構(gòu)上改進(jìn)的B/S結(jié)構(gòu)下，軟件接口是由瀏覽器實(shí)現(xiàn)的。交互的主要邏輯是在Web服務(wù)器中處理，并處理與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的交互?；贐/S結(jié)構(gòu)的軟件可以降低客戶計(jì)算機(jī)硬件的要求，實(shí)現(xiàn)軟件在C/S結(jié)構(gòu)下的強(qiáng)大功能，并降低系統(tǒng)維護(hù)和軟件升級(jí)的成本。

4.2FinReport在圖表控件中的應(yīng)用

在B/S結(jié)構(gòu)中軟件應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)，通常需要將數(shù)據(jù)以圖表的形式顯示在Web頁面上，而基于網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)圖表不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，也可以彌補(bǔ)在C/S結(jié)構(gòu)中缺乏無法共享數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)。創(chuàng)建Web圖表的方法通常包括JavaApplet、SVG和圖表控件，JavaAp-plet在客戶端執(zhí)行，只有當(dāng)客戶端安裝Java虛擬機(jī)時(shí)，它才可以正常運(yùn)行。為了在Web頁面中正常使用SVG圖形，瀏覽器必須預(yù)先安裝SVG查看器。因此理想的方法是通過圖表控件在Web服務(wù)器中生成圖表，然后直接將它們發(fā)送到瀏覽器進(jìn)行顯示。常見的圖表控件包含JFreeChart、CrystalReports、JReport和FineReport等。在這些控件中，F(xiàn)ineReport是一個(gè)企業(yè)級(jí)的Web報(bào)表軟件，它可以實(shí)現(xiàn)許多功能，比如報(bào)表表單的各種顯示形式、交互分析、權(quán)威管理和打印輸出。FineReport是由報(bào)表設(shè)計(jì)器和報(bào)表服務(wù)器組成的，它采用了像Excel的類似接口樣式。能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)錄入的頁面模板可以由報(bào)表設(shè)計(jì)器上的簡單操作來完成，然后將這些模板解析成零客戶機(jī)的HTML頁面，以便由報(bào)表服務(wù)器顯示給用戶。該系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境包括語言環(huán)境、編程環(huán)境、云計(jì)算環(huán)境、部署環(huán)境和操作環(huán)境。語言環(huán)境采用Java軟件開發(fā)工具JDK，并在Java集成開發(fā)環(huán)境EclipseIDE中進(jìn)行編程。通過Cygwin工具對Linux環(huán)境進(jìn)行模擬，以安裝Hadoop偽分布式集群。與此同時(shí)，需要完成關(guān)系數(shù)據(jù)庫MySQL的配置。該項(xiàng)目部署在一個(gè)輕量級(jí)的應(yīng)用程序服務(wù)器Tomcat中，用戶通過IE或搜狗等常見瀏覽器來操作系統(tǒng)?？梢钥闯?，該機(jī)制可用于提高醫(yī)療數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的靈活性和可擴(kuò)展性。它可以實(shí)現(xiàn)不同社區(qū)的用戶訪問不同交互服務(wù)端的目標(biāo)。這些機(jī)制的范圍涉及到工作流引擎、重組和分配服務(wù)器、組件管理模塊、組件存儲(chǔ)庫和來自體系結(jié)構(gòu)的交互組件。重組機(jī)制由相互協(xié)作范圍的各個(gè)部分運(yùn)行。（1）工作流引擎負(fù)責(zé)分析用戶選擇的工作流，并將功能需求發(fā)送到重組和分配服務(wù)器。（2）分配服務(wù)器解決功能需求，并將這些信息發(fā)送到組件管理模塊。（3）組件管理模塊負(fù)責(zé)操作組件存儲(chǔ)庫，按需完成組件重組。（4）使用交互組件來提供各種功能。最后，云平臺(tái)上的服務(wù)管理服務(wù)器將打包每個(gè)功能，并為社區(qū)用戶提供服務(wù)。

5結(jié)語

分析了當(dāng)前社區(qū)醫(yī)療信息系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了云計(jì)算的新思路和新技術(shù)，并設(shè)計(jì)和開發(fā)了通用醫(yī)療信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通用醫(yī)療數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)和高效處理，并以B/S結(jié)構(gòu)的形式為用戶提供數(shù)據(jù)管理服務(wù)。隨著醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的不斷增加，通過該系統(tǒng)可以合理有效地挖掘醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的隱性信息，發(fā)現(xiàn)潛在價(jià)值變得至關(guān)重要。在強(qiáng)大的云計(jì)算數(shù)據(jù)處理能力的幫助下，結(jié)合相應(yīng)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析算法，數(shù)據(jù)結(jié)果可為醫(yī)療決策提供重要依據(jù)。

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作者：盛志華 夏開建 單位： 常熟市疾病預(yù)防控制中心 蘇州大學(xué)附屬常熟醫(yī)院